Question

超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層．科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO₂和N₂的化學方程式如下：2NO+2CO2CO₂+N₂

為了測定在某種催化劑作用下的反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表：

請回答：以下各題（均不考慮溫度變化對催化效率的影響）：

（1）在上述條件下反應能夠自發(fā)進行，則反應的△H   0（填寫“＞”、“＜”、“=”）．

（2）前2s內的平均反應速度v（N₂）=   ．

（3）假設在容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時下列能提高NO轉化率的是   ．

A．選用更有效的催化劑    B．升高反應體系的溫度

C．降低反應體系的溫度    D．縮小容器的體積

（4）研究表明：在使用等質量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學反應速率．為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中．

①請在空格﹣﹣﹣﹣中填入剩余的實驗條件數據．

②請在給出的坐標圖中，畫出表中的Ⅱ、Ⅲ兩個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，并標明各條曲線的實驗編號．（見答題紙）

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素；反應熱和焓變；反應速率的定量表示方法．

分析：（1）依據反應自發(fā)進行的判斷依據△H﹣T△S＜0分析判斷；

（2）依據化學反應速率的概念結合圖表數據分析計算一氧化氮的反應速率，結合速率之比等于系數之比；

（3）提高NO轉化率．平衡正向進行；

（4）①該實驗是驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，所以實驗Ⅰ、Ⅱ是只改變催化劑表面積，實驗Ⅱ、Ⅲ只改變溫度，則物質的濃度數據相同，只有溫度、接觸面積兩個變量；

②實驗Ⅱ增大催化劑的表面積，反應速率加快，可縮短達平衡的時間，但平衡不移動，NO的平衡濃度和實驗Ⅰ相同；實驗Ⅲ，升高了溫度，反應速率加快，可縮短達平衡的時間；該反應為放熱反應，升溫，平衡逆向移動，NO的平衡濃度增大，據此畫出圖象．

解答：  解：（1）2NO+2CO⇌2CO₂+N₂ 反應的△S＜0，反應自發(fā)進行△H﹣T△S＜0，則反應焓變一定小于0，△H＜0，故答案為：＜；

（2）前2s內的平均反應速度v（NO）==3.75×10^﹣4mol/L•s：v（N₂）：v（NO）=1：2得到v（N₂）=1.875×10^﹣4mol/L•s，

故答案為：1.875×10^﹣4mol/L•s；

（3）2NO+2CO⇌2CO₂+N₂反應中能提高NO轉化率，則

A．選用更有效的催化劑，只能改變反應速率，不能改變平衡，故A錯誤；

B．反應時放熱反應，升高反應體系的溫度，平衡逆向進行，一氧化氮轉化率減小，故B錯誤；

C．反應時放熱反應，降低反應體系的溫度，平衡正向進行，一氧化氮轉化率增大，故C正確；

D．縮小容器的體積，壓強增大，平衡向氣體體積見效的方向進行，平衡正向進行，一氧化氮轉化率增大，故D正確；

故選CD；

（4）①實驗目的為驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，所以實驗Ⅰ、Ⅱ應該只改變催化劑表面積，實驗Ⅱ、Ⅲ中只改變溫度，所以三組實驗中各物質的物質的濃度數據相同，只有溫度、接觸面積兩個變量，實驗數據為：II：280、1.2×10^﹣3、5.8×10^﹣3；III：1.2×10^﹣3、5.8×10^﹣3，

故答案為：

②實驗Ⅱ增大了催化劑的表面積，反應速率加快，可縮短達平衡的時間，但平衡不移動，NO的平衡濃度和實驗Ⅰ相同；

實驗Ⅱ、Ⅲ對比，實驗Ⅲ，升高了溫度，反應速率加快，可縮短達平衡的時間；

該反應為放熱反應，升溫，平衡逆向移動，NO的平衡濃度增大，則Ⅱ、Ⅲ兩個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖為：，故答案為：．

點評：本題綜合考查了反應速率、反應方向、化學平衡等知識，并注重考查了學生對實驗化學的設計思路，同時又注重了對2015屆高考熱點的考查，試題綜合性較強、涉及的知識點較多，難度適中．